具有自適應功能的離心壓縮機孔式機匣處理方法理論與實驗研究.pdf

1、離心壓縮機廣泛應用于國民經(jīng)濟各部門，如石油、化工、冶金、鋼鐵、食品、紡織等各個行業(yè)。失速和喘振是離心壓縮機在小流量工況下出現(xiàn)的非穩(wěn)定流動現(xiàn)象，是決定壓縮機穩(wěn)定安全運行范圍的重要因素。延緩壓縮機失速、防止壓縮機喘振、擴大壓縮機的穩(wěn)定工作范圍，是壓縮機設(shè)計研究的重要內(nèi)容。
　　本文在對某半開式離心壓縮機葉輪內(nèi)部流動研究過程中，發(fā)現(xiàn)其葉頂區(qū)域存在較大范圍的低速旋渦區(qū)。在此基礎(chǔ)上，本文針對半開式離心壓縮機提出了一種新的具有自適應功能的機匣

2、處理方法——孔式機匣處理方法。該方法與傳統(tǒng)機匣處理方法相比，流動通道結(jié)構(gòu)、氣流流動情況以及內(nèi)部回流的作用均有不同，并具有自適應功能:即可根據(jù)實際運行工況條件，自動調(diào)節(jié)抽吸孔內(nèi)流量，來適應（或達到）擴穩(wěn)要求。在設(shè)計工況附近，抽吸孔內(nèi)無流動及附加流動損失，可保持原設(shè)計點的壓比、效率。在小流量工況，葉輪壓比較高，抽吸孔內(nèi)產(chǎn)生與葉輪內(nèi)主流反向的抽吸氣流，可延緩失速、喘振的發(fā)生。在大流量工況，葉輪壓比較低，抽吸孔內(nèi)存在與葉輪內(nèi)主流同向的旁通氣流，

3、可增大堵塞流量。本文對此進行了深入細致地研究，主要研究內(nèi)容和研究成果如下:
　　1)針對孔式機匣處理方法，進行了深入的理論與實驗研究，實驗結(jié)果表明:葉輪失速裕度可提高20％左右，同時堵塞裕度也獲得提高，效率則基本保持不變。數(shù)值計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好。
　　2)建立了轉(zhuǎn)速為22790 r/min的高速離心壓縮機非定常流動實驗臺，實驗首次證實了不同壓縮機進口流量工況下抽吸孔內(nèi)確實存在著兩種不同流動方向的氣流，并且也證實了孔式

4、機匣處理方法自適應功能的機理。數(shù)值計算結(jié)果同樣也表明抽吸孔內(nèi)存在著兩種流動方向的氣流。
　　3)采用定常和非定常的數(shù)值計算方法研究了孔式機匣處理方法對壓縮機性能及葉輪內(nèi)部流動的影響機理，發(fā)現(xiàn)孔式機匣處理方法主要改善了葉項區(qū)域的流場，尤其是非定常的抽吸氣流可改善葉輪進口葉頂區(qū)域的流場，這是該方法能夠以較小的孔內(nèi)抽吸流量（不超過壓縮機進口流量的5％）得到近20％的失速裕度擴大效果的主要原因。這同時也表明葉頂區(qū)域流場對葉輪的穩(wěn)定工作范圍